Kuidas korraldatakse ja viiakse läbi erinevaid aineid kemosünteesivate bakterite eluprotsesse? Nendele küsimustele vastamiseks peate mõistma mitmeid bioloogilisi mõisteid.
Bakterite iseloomulikud tunnused
Esm alt uurime välja, kes need bakterid on. See on kogu metsloomade kuningriik. Need on mikroskoopilise suurusega üherakulised organismid, millel puudub tuum. Kuid see ei tähenda, et bakteritel ei ole üldiselt päriliku teabe edastamise eest vastutavaid struktuure. Sellel on lihts alt primitiivsem organisatsioon. Need on ringikujulised DNA molekulid, mis on koondunud tsütoplasma kindlasse ossa, mida nimetatakse nukleoidiks.
Autotroofse toitumise olemus
Kemosünteetilised bakterid, mille näiteid käsitletakse meie artiklis, toodavad iseseisv alt orgaanilisi aineid. Nad on autotroofid, nagu taimed. Viimased kasutavad selleks aga päikesevalguse energiat. Kloroplastide roheliste plastiidide olemasolu võimaldab neil läbi viia fotosünteesi protsessi. Selle olemus seisneb glükoosi süsivesikute moodustamisesanorgaanilised ained - vesi ja süsinikdioksiid. Teine selle keemilise reaktsiooni produkt on hapnik. Bakterid on ka autotroofid. Kuid nad ei vaja energia saamiseks päikesevalgust. Nad viivad läbi teistsuguse protsessi – kemosünteesi.
Mis on kemosüntees
Kemosüntees on orgaaniliste ainete moodustumise protsess redoksreaktsioonide toimumise tõttu. Looduses viivad seda läbi ainult prokarüootid. Kemosünteetilised bakterid võivad orgaaniliste ainete sünteesimiseks kasutada väävli-, lämmastiku- ja rauaühendeid. See vabastab energiat, mis koguneb esm alt ATP-sidemetesse, misjärel saavad seda kasutada bakterirakud.
Kemosünteetilised bakterid: elupaik
Kuna kemotroofide eluiga ei sõltu päikesevalgusest, on nende levikuala üsna lai. Näiteks väävlibakterid võivad elada suurel sügavusel, olles mõnikord sealsete elusolendite ainsad esindajad. Nende prokarüootide elupaigaks on enamasti muld, reovesi ja teatud keemiliste ühendite rikkad substraadid.
Rauabakterid
Kemosünteetiliste bakterite hulka kuuluvad prokarüootid, mis muudavad rauaühendite koostist. Need avastas silmapaistev Venemaa mikrobioloog Sergei Nikolajevitš Vinogradski 1950. aastal. Seda tüüpi bakterid muudavad oksüdatsioonireaktsiooni ajal raua oksüdatsiooni olekut, muutes selle kolmevalentseks. Nad elavad magedas ja soolases vees. Looduses viivad nad läbi raua tsüklilooduses ja tööstuses kasutatakse neid puhta vase tootmiseks. Seda tüüpi bakterid kuuluvad ka litoautotroofide hulka, mis on võimelised sünteesima süsihappest mõningaid oma rakkude elemente.
Väävlibakterid
Bakterid, väävliühenditest kemosünteesivad ained, võivad eksisteerida eraldi veekogude põhjas või moodustada sümbioosi molluskite ja mereselgrootutega. Nad kasutavad oksüdatsiooniallikana vesiniksulfiidi, sulfiide, tioonhappeid või molekulaarset väävlit. Seda tüüpi bakterid olid kemosünteesi protsessi avastamise ja uurimise peamine objekt. Sellesse prokarüootide rühma kuuluvad ka mõned fototroofsed prokarüootid. Näiteks lillad või rohelised väävlibakterid.
Nitrifitseerivad bakterid
Nitrifitseerivad bakterid settivad liblikõieliste taimede juurtele. Selle rühma kemosünteetilised prokarüootid oksüdeerivad ammoniaagi lämmastikhappeks. See reaktsioon viiakse läbi mitmes etapis vaheainete moodustumisega. Samuti leidub mullas lämmastikku siduvaid baktereid. Nad elavad liblikõieliste taimede juurtel. Tungides maa-aluse elundi kudedesse, moodustavad need iseloomulikud paksenemised. Selliste moodustiste sees luuakse kemosünteesi kulgemiseks soodne keskkond. Taimede sümbioos mügarbakteritega on vastastikku kasulik. Esimesed pakuvad prokarüootidele fotosünteesi käigus saadud orgaanilist ainet. Bakterid on aga võimelised siduma õhulämmastikku ja muutma selle ligipääsetavaks vormiks.taimed.
Miks see protsess nii tähtis on? Tõepoolest, atmosfääris on lämmastiku kontsentratsioon üsna kõrge ja ulatub 78% -ni. Kuid sellisel kujul ei suuda taimed seda ainet omastada. Taimed vajavad juurte arenguks lämmastikku. Sellises olukorras tulevad appi sõlmebakterid, mis muudavad selle nitraadi- ja ammooniumivormiks.
Tioonibakterid
Tiooni prokarüootid on samuti kemosünteetilised bakterid. Nende energiaallikaks on erinevad väävliühendid. Seda tüüpi bakterid redutseerivad need väävelhappeks. Selle reaktsiooniga kaasneb söötme pH märkimisväärne langus. Tioonbakterid kuuluvad atsidofiilide rühma. Nende hulka kuuluvad organismid, mis suudavad ellu jääda kõrge happesuse tingimustes. Sellised tingimused on tüüpilised soodele. Koos tiaanilistega koosnevad selle rühma piim- ja äädikhappebakterid, lipukesed ja rotiferid.
Vesinikbakterid
Seda tüüpi prokarüootid on mullaelanikud. Nad oksüdeerivad molekulaarse vesiniku veeks koos energia vabanemisega. Sellised bakterid kuuluvad ka termofiilide rühma. See tähendab, et nad suudavad ellu jääda kõrgel temperatuuril, mis võib ulatuda 50 kraadini Celsiuse järgi. Vesinikbakterite selline võime tuleneb asjaolust, et nad eritavad spetsiaalseid ensüüme, mis toimivad ka sellistes tingimustes.
Rollkemosünteetilised bakterid
Kemotroofid mängivad olulist rolli vastavate kemikaalide keerulistes muundumis- ja ringlusprotsessides looduses. Kuna vesiniksulfiid ja ammoniaak on üsna mürgised ained, tuleb need neutraliseerida. Seda teostavad ka kemotroofsed bakterid. Keemiliste transformatsioonide käigus tekivad teistele organismidele vajalikud ained, mis teeb võimalikuks nende normaalse kasvu ja arengu. Suured raua- ja mangaanimaakide lademed merede ja soode põhjas tekivad kemotroofide tegevuse tõttu. Nimelt rauabakterid.
Inimene on õppinud oma tegevuses kasutama kemotroofide ainulaadseid omadusi. Näiteks puhastavad nad väävlibakterite abil reovee vesiniksulfiidist, kaitsevad metall- ja betoontorusid korrosiooni eest ning pinnast hapestumise eest.
Seega on kemosünteetilised bakterid spetsiaalsed prokarüootid, mis on võimelised anaeroobsetes tingimustes läbi viima sobivaid keemilisi reaktsioone. Need organismid oksüdeerivad aineid. Sel juhul vabanev energia salvestatakse esm alt ATP-sidemetesse ja seejärel kasutatakse eluprotsesside läbiviimiseks. Peamised neist on rauda, väävlit ja lämmastikku siduvad bakterid. Nad elavad nii vees kui ka pinnases. Kemotroofid on asendamatu lüli ainete ringis, varustavad elusorganisme vajalike ainetega ning inimesed kasutavad neid laialdaselt oma majandus- ja tööstustegevuses.
